康明斯柴油发电机缸盖裂纹的原因和预防措施
文章出处：康明斯发电机 来源：www.fdjhs.cn 人气：
发表时间：2022-01-09
康明斯柴油发电机其气缸盖均采用单体式,材料为铸铁.在使用过程中,由于气缸盖结构复杂,价格较高,有时还难以买到,而且气缸盖修复比较困难,因而常常影响生产.柴油发电机在运转中,机体、缸盖承受着大小和方向不断变化的气体压力、惯性力和力矩作用,特别是使用、检修不正确,高温和骤加冷却液的激冷收缩,内应力分布不均衡,导致变形和裂纹.从发电机主要部件的结构特点入手,分析研究了气缸体产生变形、裂纹的影响因素,形成机理、使用检修技术和预防对策.
气缸盖是柴油发电机的重要组成部分,其作用是密封气缸,其凹面与活塞顶,气缸套内壁共同组成燃烧室.发电机工作时,气缸盖承受高温,高压作用,同时承受气缸盖螺栓预紧力的作用,机械应力和热应力都较大,而且结构又十分复杂,各部位温差大,使用,保养不当常产生裂纹.最易产生裂纹的部位多在两气门座口之间(鼻梁处),燃烧室与气门之间,水套,水道孔和缸盖螺栓孔处.这些部位都是承受高温,冷却条件不好.
一、故障特征
在柴油发电机的运行过程中，由于部分汽缸盖使用年限长，体腔内的铸造缺陷会渐渐暴露出来，延伸到表面后形成裂纹造成漏水、窜油和窜气。尤其汽缸盖窜气会引起费油功率降低。
汽缸盖窜气表现在：
1、气门窜气。
由于稳压箱排污不彻底，进入燃烧室的空气不够清洁或燃油在燃烧室内燃烧不完全形成的碳化颗粒，在气门与气门座口密封环带处形成严重拉伤，使气门在关闭状态下密封不严，高温高压的燃气由此窜出;气门与气门座口在研磨时不符合要求，达不到密封效果也会造成窜气:气门密封面硬度低、硬化层脱落。
2、汽缸盖安装密封面窜气。
组装汽缸盖时，密封调整垫表面不清洁、有颗粒状异物或垫片表面镀层脱落都会在密封面出现局部间隙，造成汽缸盖窜气。
二、故障查找分析
分析认为，由于柴油发电机正常工作时润滑油温度较高，漏入的少量水被蒸发了，因此断定故障部位的漏洞或裂纹不大。为此，在冷却水中加入了两瓶堵漏剂，润滑油进水现象消失。此后柴油发电机又工作了，漏水现象发生并十分严重。
使柴油发电机起动并怠速运转至正常温度，熄火后立即拆下排气歧管检查，发现第1缸缸盖排气口内有水流出，由此确定漏水现象发生在第1缸，但无法确定是缸盖还是缸套漏水。于是，拆下缸盖，旋转曲轴使第1缸活塞处于下止点位置，并反复仔细检查了缸套，但未发现缸套有裂纹或砂眼。故先将缸盖的各水道孔堵死，对缸盖进行水压试验。一般来说，若缸盖或缸体有裂纹或砂眼，水压试验时水压达0.3MPa的水压即可发现，而这次用0.8MPa的水压，仍不见缸盖处有水漏出。根据热胀冷缩原理知。裂纹与温度有关，即当缸盖温度升高时，裂纹胀开；当温度降低时，裂纹会重新合上。为此，边用喷灯烘烤第一缸缸盖上的燃烧室，边进行水压试验，10min后发现有水沿着排气口流出。至此。证实了缸盖有裂纹。
柴油发电机汽缸盖常见影响裂纹的因素有:
1、分隔式燃烧室。
1、分隔式燃烧室。
如涡流室、预燃室等，部分燃烧室布置在汽缸盖内，增加了缸盖的热负荷。而且使缸盖结构复杂，水套布置困难、水道狭窄冷却条件差，缸盖产生裂纹几率较大。
2、半分开式燃烧室。
2、半分开式燃烧室。
其燃烧室为球形。由于燃烧过程需要强烈的涡流，空气和燃烧产物的旋流，使热量集中在中央，又加上收口的燃烧室将大量的高温燃烧气体喷在缸盖中央鼻梁部位，使鼻梁部位的热负荷特别高。如果水套布置不当，或铸造质量较差，就极易产生裂纹。
3、直接喷射式燃烧室。
3、直接喷射式燃烧室。
如W燃烧室、浅盆形燃烧室等。这种燃烧室一般空气涡流要求不高，并且是敞口燃烧室，这样燃气不会集中喷刷在缸盖中央，使鼻梁部位得到缓解。而且这种燃烧室喷油嘴布置在正中间，利于4个气门布置。使中间高温区可以布置宽敞的水道，获得良好的冷却条件，此种发电机缸盖产生裂纹几率很小，强化潜力相对较大。
三、故障诊断与排除
防止汽缸盖的裂纹产生，在使用方面的预防措施有：
防止汽缸盖的裂纹产生，在使用方面的预防措施有：
汽缸盖在检修过程中须做水压试验，如果水压设备不良、各密封堵密封不住会造成腔内水压达不到试验要求，轻微裂漏不易被发现，且观察角度不良还会存在漏检。修理作业中严格执行工艺要求，如缸盖螺栓未能按规定的顺序和扭矩紧固，紧固力不均匀等，都会导致汽缸盖变形或螺栓孔附近产生裂纹。使用中，应采用有防垢添加剂的冷却水，防止水垢的产生。
在冷却水中无防冻剂的情况下，冬天要排空冷却水。并在启动前一定要加水，若启动后加冷却水或发电机处于高温状态下突然加注冷水，会造成局部热应力过大，使缸盖产生裂纹。
切忌发电机在使用运转过程中断水或开锅现象的产生，否则会使温度急剧上升，如这时加入冷水，会使缸盖产生裂纹。禁止发电机长时间在超负荷条件下工作，否则缸盖内应力过大，产生变形或裂纹。不要在冷车启动后突然加载，使温度急剧上升。否则，经这样数次的“冷——热”循环就会使缸盖产生裂纹。
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